高考物理专题64实验：电学拓展创新实验练习含解析

专题64 实验：电学拓展创新实验

1．结合闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，去理解电路，找出测量量与已知量间的关系.2.熟练掌握基本实验的原理、实验方法等是解决创新实验的关键．

1．(2020·河北邯郸市期末)某同学欲测量电流表G1的内阻r1，实验室有如下实验器材：

待测电流表G1(量程为0～6 mA，内阻约200 Ω)

电流表G2(量程为0～60 mA，内阻约40 Ω)

定值电阻R(阻值为20 Ω)

滑动变阻器R1(阻值范围为0～1 000 Ω)

滑动变阻器R2(阻值范围为0～20 Ω)

电源(电动势约为3 V)

开关、导线若干

请回答下列问题：

(1)实验过程中，要求电流表示数从零开始变化，则滑动变阻器应选用______(选填“R1”或“R2”)．

(2)为尽可能精确测量电流表G1的内阻，请在虚线框中画出实验电路原理图．

(3)利用上述实验电路，测量多组数据，图1甲为实验过程中某次电流表G1的示数，其示数为_______ mA.

(4)若实验中读得G1表和G2表的读数为I1和I2，根据多组数据作出I2－I1图象，如图乙所示，图线的斜率为k，则G1表的内阻r1＝________(用k、R0表示)．

图1

答案(1)R2(2)见解析图(3)3.60 (4)(k－1)R0

解析()1由于电流表示数从零开始变化，滑动变阻器采用分压接法，因而滑动变阻器选择阻值小的，故选R2.

()2由于题目没有电压表，而提供的电流表电阻未知，根据题意可知需要定值电阻作为电压表使用，此时需要知道通过定值电阻的电流，滑动变阻器采用分压接法；

故采用实验电路图如图所示：

()3电流表的最小刻度为0.1 mA ，估读到下一位，故电流表读数为3.60 mA.

()4根据电路图和欧姆定律得：

I 1r 1＝(I 2－I 1)R 0，整理得：I 2＝r 1＋R 0R 0

·I 1 结合图象可得：k ＝r 1＋R 0R 0

解得：r 1＝(k －1)R 0.

2．(2020·河南、广东、湖北、湖南四省部分学校联考)某实验小组欲将一量程为2 V 的电压表V 1改装成量程为3 V 的电压表，需准确测量电压表V 1的内阻，经过粗测，此表的内阻约为2 kΩ.可选用的器材有：

电压表V 2(量程为5 V ，内阻为5 kΩ)

滑动变阻器R 1(最大值为100 Ω)

电流表(量程为0.6 A ，内阻约为0.1 Ω)

电源(电动势E ＝6 V ，内阻不计)

定值电阻R (阻值已知且满足实验要求)．

图2 图2甲为测量电压表V 1的内阻实验电路图，图中M 、N 为实验小组选用的电表．

(1)请选择合适的电表替代M 、N ，按照电路图用线条替代导线连接实验电路；

(2)实验电路正确连接，调节滑动变阻器，M 表的读数为Y ，N 表的读数为X ，请用两表的读数和定值电阻R 表示电压表V 1的内阻________；

(3)改变滑动变阻器滑片的位置，得到多组M 表和与之对应的N 表的读数，建立直角坐标系，通过描点作出M 表(纵坐标)和与之对应的N 表的读数(横坐标)的函数图象．若使M 表和N 表可同时达到满偏，则函数图象的斜率约为________；(结果保留2位有效数字)

(4)若测得电压表V 1的内阻准确值为R 0，则将此表改成量程为3 V 的电压表需________(选填“串”或“并”)联电阻的阻值为________．

答案 (1)见解析图 (2)XR Y －X (3)2.5 (4)串 R 02

解析 (1)将一量程为2 V 的电压表V 1改装成量程为3 V 的电压表，应将定值电阻与电压表V 1(N)串联，为测量电压表V 1的内阻，再将电压表V 2(M)并联到电压表V 1和定值电阻两端，电路如图．

(2)根据欧姆定律可得，M 表(纵坐标)和与之对应的N 表的读数(横坐标)的函数关系为Y ＝R ＋R V1R V1X ，则R V1＝XR Y －X

. (3)R V1约为2 kΩ，而电路分压需要5 V ，R V1分到电压为2 V ，故要求R 分压为3 V ，电阻约为3 kΩ，图象斜率约为k ＝3＋22

＝2.5. (4)将电压表改装成大量程的电压表时应串联电阻分压，根据串联电路规律可知，串联电阻应分1 V 电压即为电压表V 1的一半，串联电路中电流相等，则串联电阻应为电压表V 1的一半即为R 02

. 3．(2020·贵州贵阳市四校联考)为测量某一未知电阻的阻值，某同学设计了如图3甲所示的电路图，实验中该同学得到电流表和电压表的读数分别为I 和U ，于是根据公式R x ＝U I

得出了被测电阻的阻值．试分析：

图3

(1)若电流表不是理想电表，且其内阻不可忽略，则利用该电路测出的阻值R x ________(选填“大于”或“小于”)被测电阻的真实值；

(2)为消除电流表内阻对实验结果的影响，该同学又设计了如图乙所示的电路图，连接好电路后他的具体操作步骤如下：

①调节滑动变阻器的滑片到适当位置，闭合开关K 1及K 2，得到电流表A 和电压表V 1、V 2的示数分别为I 1、U 1、U 2，可求出电流表的内阻R A ＝________.

②断开开关K 2读出电流表A 和电压表V 1的示数分别为I ′和U ′，可求出被测电阻的阻值为R x ＝________.

③在有效消除电流表内阻对实验结果的影响后，该同学认为实验中使用的电压表也不是理想电表，那么该同学得出的被测电阻阻值应________．

A ．大于被测电阻的真实值

B ．小于被测电阻的真实值

C ．与被测电阻的真实值一致

答案 (1)大于 (2)①U 1－U 2I 1 ②U ′I ′－U 1－U 2I 1

③C 解析 (1)由内接法原理，电流表测量电流准确，电压表测量值偏大，故电阻的测量值大于真实值．

(2)①由闭合电路欧姆定律可知R A ＝U 1－U 2I 1

②由串联电路电流关系与闭合电路欧姆定律可知R x ＝

U ′I ′－U 1－U 2I 1 ③步骤①中，电压表V 1、V 2的电阻对测量结果无影响；步骤②中，开关K 2断开，电压表V 1的电阻对测量结果无影响，故R x 与被测电阻真实值一致，故选C.

4．(2020·河南洛阳市一模)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)．实验室提供的器材如下：待测电压表V(量程3 V ，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R 0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E (电动势6 V ，内阻不计)，开关两个，导线若干．

(1)如图4所示，虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分．将电路图补充完整．

(2)将这种方法测出的电压表内阻记为R V ′.则R V ′＝________.与电压表内阻的真实值R V 相比，R V ′________R V .(选填“>”“＝”或“<”)

图4

答案 (1)见解析图 (2)R 0 ＞

解析 (1)待测电压表电阻(3 000 Ω)远大于滑动变阻器R 1的电阻值(100 Ω)，故滑动变阻